BR112019019598B1

BR112019019598B1 - Chapa de aço austenítica resistente ao desgaste

Info

Publication number: BR112019019598B1
Application number: BR112019019598-0A
Authority: BR
Inventors: Masaaki Fujioka; Tetsuya NAMEGAWA; Masahide Yoshimura; Masanori Minagawa
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2023-02-07
Also published as: KR102206319B1; US11326237B2; KR20190115094A; JP6477983B1; JPWO2019186906A1; EP3594374A1; KR20200029060A; KR102123604B1; WO2019186906A1; AU2018412622A1; US20210355569A1; BR112019019598A2; EP3594374A4; CN110546290A; CN110546290B

Abstract

A presente invenção refere-se a uma chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com um aspecto da presente invenção, que tem uma composição química predeterminada, as quantidades de C e Mn, em % em massa, satisfazem -13,75 x C + 16,5 = Mn = -20 x C + 30, a fração volumétrica de austenita em uma estrutura metalográfica é de 40% ou mais, e menor que 95%, e o tamanho médio de grão da austenita é de 40 a 300 μm.

Description

CAMPO DA TÉCNICA DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço auste- nítica resistente ao desgaste usada para um membro resistente ao desgaste.

TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Uma chapa de aço para membros resistentes ao desgaste, na técnica relacionada, é fabricada temperando-se um aço que contém cerca de 0,1% a 0,3% de C, conforme divulgado no Documento de Patente 1, ou semelhante, para fazer com que a estrutura metalográfica contenha martensita. Essa chapa de aço tem uma dureza Vickers tão significativamente alta quanto cerca de 400 a 600 Hv, e é excelente em resistência ao desgaste. No entanto, a estrutura de martensita é tão dura que é inferior em capacidade de trabalho e tenacidade à flexão. Além disso, embora a chapa de aço para membros resistentes ao desgaste, na técnica relacionada, contenha C em uma grande quantidade a fim de aumentar a dureza, um teor de C de 0,2% ou mais causa uma possibilidade de trincas na solda.

[0003] Por outro lado, o aço lingotado com alto teor de Mn foi usado como um material com resistência ao desgaste e maleabilidade. O aço lingotado com alto teor de Mn apresenta boa maleabilidade e tenacidade devido ao fato de que a matriz é austenita. No entanto, o aço lingotado com alto teor de Mn tem uma característica que, quando a porção da superfície sofre deformação plástica devido a uma colisão com uma rocha, ou similar, geminação por deformação ou, sob certas condições, ocorre uma transformação martensítica induzida por deformação, e apenas a dureza da porção da superfície aumenta significativamente. Por essa razão, o aço lingotado com alto teor de Mn permanece austenítico na parte central, mesmo quando a resistência ao desgaste da superfície de impacto (porção da superfície) é melhorada e, desse modo, pode ser mantida em um estado excelente em maleabilidade e tenacidade.

[0004] Como aço lingotado com alto teor de Mn, foram propostos os aços definidos no documento n° JIS G 5131 e os aços austeníticos resistentes ao desgaste, nos quais as propriedades mecânicas e a resistência ao desgaste são melhoradas aumentando-se o teor de C e o teor de Mn. (Consultar os Documentos de patente 2 a 8 e similares).

[0005] Em muitos casos, esses aços lingotados com alto teor de Mn contêm C em uma quantidade tão grande quanto 1% ou mais, a fim de melhorar a resistência ao desgaste. Em um aço com um teor de C de 1% ou mais, mesmo se for formada austenita excelente em maleabilidade e tenacidade, pode haver casos em que a maleabilidade e a tenacidade diminuam devido à precipitação de uma grande quantidade de carbonetos e similares. Quando o teor de C é excessivamente reduzido com o propósito de melhorar a maleabilidade e a tenacidade, é necessário adicionar uma grande quantidade de Mn a fim de estabilizar a austenita, e há uma desvantagem de que o custo da liga se torna excessivo.

[0006] O Documento de Patente 9 propõe um método de fabricação de aço lingotado com alto teor de Mn, principalmente, com uso de martensita induzida por deformação como um método para evitar a adição de uma grande quantidade de Mn e C. O principal mecanismo para melhorar a resistência ao desgaste do aço austenítico resistente ao desgaste com alto teor de C, alto teor de Mn, descrito acima, é que a deformação por geminação da austenita é causada por forte deformação introduzida na porção de superfície do aço durante uma colisão com uma rocha ou similar e, desse modo, ocorre uma têmpera induzida por deformação significativa na porção da superfície do aço. O método descrito no Documento de Patente 9 deve melhorar a resistência ao desgaste do aço, transformando-se, principalmente, austenita em martensita com alto teor de carbono por forte deformação da porção de superfície do aço. Sabe-se que a martensita que contém uma grande quantidade de carbono aumenta na dureza proporcional à quantidade de C, e é uma estrutura muito dura. Por essa razão, de acordo com o método descrito no Documento de Patente 9, a quantidade de C pode ser reduzida em comparação com o aço austenítico resistente ao desgaste. Além disso, de acordo com o método descrito no Documento de Patente 9, uma vez que a austenita não precisa ser estabilizada tanto quanto o aço austenítico resistente ao desgaste, é possível reduzir a quantidade de Mn.

[0007] No entanto, o Documento de Patente 9 exige um tratamento térmico complexo e de longa duração, o que inclui uma etapa de realizar um tratamento de homogeneização de 850°C a 1.200°C por 0,5 a 3 horas, uma etapa de realizar resfriamento de 500°C a 700°C, uma etapa de realizar um tratamento de perlitização por 3 a 24 horas, uma etapa de realizar um tratamento de austenitização para aquecer novamente de 850°C a 1.200°C e, posteriormente, uma etapa de realizar resfriamento com água.

DOCUMENTO DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE

[0008] [Documento de Patente 1] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° 2014-194042

[0009] [Documento de Patente 2] Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação n° S57-17937

[0010] [Documento de Patente 3] Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação n° S63-8181

[0011] [Documento de Patente 4] Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação n° H1-14303

[0012] [Documento de Patente 5] Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação n° H2-15623

[0013] [Documento de Patente 6] Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação n° S60-56056

[0014] [Documento de Patente 7] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° S62-139855

[0015] [Documento de Patente 8] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° H1-142058

[0016] [Documento de Patente 9] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação n° H11-61339

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO

[0017] A presente invenção foi produzida em vista de tais circunstâncias, e é um objetivo da mesma fornecer uma chapa de aço auste- nítica resistente ao desgaste que seja excelente em resistibilidade e resistência ao desgaste e excelente em tenacidade e maleabilidade que conflitem com a mesma.

MEIOS PARA SOLUCIONAR O PROBLEMA

[0018] A fim de melhorar a resistência ao desgaste e a resistibili- dade de uma chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, é preferencial que uma grande quantidade de martensita α' e martensita ε esteja contida na austenita. No entanto, pode haver casos em que, quando a martensita α' e a martensita ε estiverem excessivamente contidas, a tenacidade e a maleabilidade da chapa de aço austenítica resistente ao desgaste se deteriorem. A fim de obter a resistência, re- sistibilidade, tenacidade e maleabilidade ao desgaste da chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, uma estrutura que contém princi-palmente uma fase austenítica precisa ser formada a uma temperatura na qual a chapa de aço austenítica resistente ao desgaste é usada. Além disso, é preferencial ter uma estrutura que inclua martensita α' e martensita ε em aço, e a estrutura não inclui excessivamente as estru- turas acima. A fim de alcançar tal estrutura, é necessário ajustar a composição química do aço e controlar a estabilidade da austenita em um grau apropriado.

[0019] A fim de melhorar adicionalmente a resistência ao desgaste da chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, é necessário aumentar significativamente a dureza da porção da superfície da chapa de aço, fazendo com que ocorra uma têmpera significativa induzida por deformação na porção da superfície da chapa de aço, provocando- se deformação por geminação, por meio de deformação plástica, devido a uma colisão com uma rocha, ou similar, aumentando-se o teor de C para cerca de 1%, ou gerando-se martensita dura por meio de transformação martensítica induzida por deformação. Uma vez que a dureza da martensita que contém uma grande quantidade de carbono é alta, fazendo com que a transformação martensítica induzida por deformação ocorra na porção de superfície da chapa de aço melhore significativamente a resistência ao desgaste da chapa de austenítica aço resistente ao desgaste. A partir desse ponto de vista, é necessário controlar a estabilidade da austenita, de modo que a transformação martensítica induzida por deformação ocorra no momento de uma colisão com uma rocha, ou similar, mesmo quando a estrutura da chapa de aço austenítica resistente ao desgaste é uma estrutura que primariamente contém austenita durante a fabricação. Com esse propósito, a quantidade de C e Mn é controlada.

[0020] A fim de melhorar a tenacidade da chapa de aço, o refinamento de grãos de austenita (doravante, às vezes, simplesmente denominados "grãos") é extremamente eficaz, e isso pode ser conseguido por laminação a quente. O refinamento de grãos tem um efeito de melhorar a tenacidade em proporção à "potência -1/2 do tamanho de grão", como é conhecido a partir da relação Hall-Petch, ou similar. No entanto, o refinamento excessivo tem uma desvantagem de aumentar a quantidade de carbonetos precipitados nos contornos dos grãos, aumentando-se os sítios de nucleação de carbonetos formados nos contornos dos grãos de austenita. Os carbonetos nos contornos dos grãos são muito duros e, quando a quantidade de carbonetos precipitados aumenta, a tenacidade e a maleabilidade do aço diminuem. Os presentes inventores constataram que a tenacidade e a maleabilidade da chapa de aço podem ser melhoradas conseguindo-se o refinamento dos grãos sem reduzir excessivamente o tamanho dos grãos.

[0021] Conforme descrito acima, a presente invenção fornece a seguinte chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, controlando-se adequadamente a composição química da chapa de aço e conseguindo- se o refinamento dos grãos da chapa de aço por laminação a quente.

[0022] [1] Uma chapa de aço austenítica resistente ao desgaste,de acordo com um aspecto da presente invenção, inclui, como composição química, em % em massa:

[0023] C: 0,2% a 1,6%;

[0024] Si: 0,01% a 2,00%;

[0025] Mn: 2,5% a 30,0%;

[0026] P: 0,050% ou menos;

[0027] S: 0,0100% ou menos;

[0028] Cu: 0% a 3,0%;

[0029] Ni: 0% a 3,0%;

[0030] Co: 0% a 3,0%;

[0031] Cr: 0% a 5,0%;

[0032] Mo: 0% a 2,0%;

[0033] W: 0% a 2,0%;

[0034] Nb: 0% a 0,30%;

[0035] V: 0% a 0,30%;

[0036] Ti: 0% a 0,30%;

[0037] Zr: 0% a 0,30%;

[0038] Ta: 0% a 0,30%;

[0039] B: 0% a 0,300%;

[0040] Al: 0,001% a 0,300%;

[0041] N: 0% a 1,000%;

[0042] O: 0% a 0,0100%;

[0043] Mg: 0% a 0,0100%;

[0044] Ca: 0% a 0,0100%;

[0045] REM: 0% a 0,0100%; e

[0046] um remanescente que inclui Fe e impurezas,

[0047] em que, quando as quantidades de C e Mn em % em massa são respectivamente denominadas C e Mn, as quantidades de C e Mn satisfazem -13,75 x C + 16,5 < Mn < -20 x C + 30,

[0048] uma estrutura metalográfica inclui, por fração volumétrica, austenita: 40% ou mais, e menos de 95%, e

[0049] um tamanho médio de grão da austenita é de 40 a 300 μm.

[0050] [2] Na chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com [1], a composição química pode satisfazer a seguinte fórmula,-C + 0,8 x Si - 0,2 x Mn - 90 x (P + S) + 1,5 x (Cu + Ni + Co) + 3,3 x Cr + 9 x Mo + 4,5 x W + 0,8 x Al + 6 x N + 1,5 > 3,2

[0051] em que um símbolo para cada um dos elementos na fórmula representa uma quantidade do elemento correspondente em % em massa.

[0052] [3] Na chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com [1] ou [2], a estrutura metalográfica pode incluir, por fração de volume:

[0053] Martensita ε: 0% a 60%; e

[0054] Martensita α’: 0% a 60%, e

[0055] uma soma da martensita ε e da martensita α' pode ser de 5% a 60%.

[0056] [4] Na chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com qualquer um de [1] a [3], a composição química pode incluir, em % em massa, 0,0001% a 0,0100% de O, e uma soma do teor de Mg, do teor de Ca, e um teor de REM pode ser de 0,0001% a 0,0100%.

[0057] [5] Na chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com [4], a composição química pode incluir, em % em massa, 0,0001% a 0,0050% de S, e quantidades de O e S em % em massa podem satisfazer O/S > 1,0.

[0058] [6] Na chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com qualquer um de [1] a [5], como composição química, quando as quantidades de C e Mn em % em massa são respectivamente denominadas C e Mn, as quantidades de C e Mn podem satisfazer -6,5 x C + 16,5 < Mn < -20 x C + 30.

[0059] [7] Na chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com qualquer um de [1] a [6], a composição química pode incluir, em % em massa, 0% a 0,2% de Cu.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[0060] De acordo com o aspecto da presente invenção, é possível fornecer uma chapa de aço austenítica resistente ao desgaste (doravante, simplesmente denominada "chapa de aço") que é excelente em resistibilidade e resistência ao desgaste e excelente em tenacidade e maleabilidade, que conflitam com a mesma. Especificamente, de acordo com o aspecto da presente invenção, é possível fornecer uma chapa de aço excelente em resistibilidade e resistência ao desgaste e excelente em tenacidade e maleabilidade, controlando-se adequadamente a composição química, controlando-se adequadamente a estrutura metalográfica por laminação a quente e conseguindo-se o refinamento de grãos da chapa de aço. A chapa de aço, de acordo com a presente invenção, pode ser fabricada com uma largura de cerca de 5 m e um comprimento de cerca de 50 m, com várias espessuras de chapa que variam de cerca de 3 mm a cerca de 200 mm. Por essa razão, a chapa de aço, de acordo com a presente invenção, não se limita a um membro resistente ao desgaste relativamente pequeno, ao qual é aplicado um impacto, como um revestimento de britador, e também pode ser usado como um membro muito grande para uma máquina de construção e um membro estrutural resistente ao desgaste. Além disso, de acordo com a chapa de aço, de acordo com a presente invenção, também podem ser fabricados tubos de aço e aços conformados que têm características semelhantes às da chapa de aço, de acordo com a presente invenção. Além disso, de acordo com um aspecto preferencial da presente invenção, o coalescimento de grãos em uma soldagem pode ser suprimido com uso de oxissulfetos, de modo que seja possível fornecer uma chapa de aço excelente, também, na tenacidade da solda.

MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0061] Doravante, uma chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com uma modalidade, será descrita em detalhes. Na presente modalidade, uma chapa de aço com uma estrutura que contém principalmente austenita de alta dureza, conforme descrito acima, ou com uso de transformação martensítica da estrutura de aus- tenita, é definida como aço austenítico resistente ao desgaste. Especificamente, uma chapa de aço com uma fração de volume de austenita de 40% ou mais, e menos de 95%, é definida como uma chapa de aço austenítica resistente ao desgaste.

[0062] Primeiro, será descrita a razão para a limitação de cada um dos elementos contidos na chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com a presente modalidade. Além disso, "%" em relação à quantidade de um elemento, significa "% em massa", a menos que especificado de outra forma.

C: 0,2% a 1,6%

[0063] C estabiliza a austenita e melhora a resistência ao desgaste. A fim de melhorar a resistência ao desgaste da chapa de aço, o teor de C precisa ser de 0,2% ou mais. Em um caso em que é necessária uma resistência ao desgaste particularmente alta, o teor de C é, de preferência, 0,3% ou mais, 0,5% ou mais, 0,6% ou mais ou 0,7% ou mais. Por outro lado, quando o teor de C excede 1,6%, uma grande quantidade de carbonetos grosseiros é formada no aço, e a chapa de aço não pode atingir alta tenacidade. Por essa razão, o teor de C é definido como 1,6% ou menos. O teor de C é, com mais preferência, definido como 1,4% ou menos, ou 1,2% ou menos. Para uma melhora adicional na tenacidade, o teor de C pode ser de 1,0% ou menos, ou 0,8% ou menos.

SI: 0,01% a 2,00%

[0064] O Si é tipicamente um elemento desoxidante e um elemento sólido de fortalecimento da solução, mas tem o efeito de suprimir a formação de carbonetos de Cr e Fe. Os presentes inventores conduziram vários exames nos elementos que suprimem a formação de carbonetos e constataram que a formação de carbonetos é suprimida incluindo-se uma quantidade predeterminada de Si. Especificamente, os presentes inventores constataram que a formação de carboneto é suprimida definindo-se o teor de Si em 0,01 a 2,00%. Quando o teor de Si é menor do que 0,01%, o efeito de suprimir a formação de carbonetos não é obtido. Por outro lado, quando o teor de Si excede 2,00%, pode haver casos em que inclusões grosseiras sejam formadas no aço e, desse modo, a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço se deteriorem. O teor de Si, de preferência, é definido em 0,10% ou mais, ou 0,30% ou mais. Além disso, o teor de Si, de preferência, é definido em 1,50% ou menos, ou 1,00% ou menos.

Mn: 2,5% a 30,0%, -13,75 x C + 16,5 < Mn < -20 x C + 30

[0065] Mn é um elemento que estabiliza a austenita em conjunto com C. O teor de Mn é definido entre 2,5 e 30,0%. A fim de melhorar a estabilização da austenita, o teor de Mn, de preferência, é definido em 5,0% ou mais, 10,0% ou mais, 12,0% ou mais, ou 15,0% ou mais. O teor de Mn, de preferência, é definido em 25,0% ou menos, 20,0% ou menos ou 18,0% ou menos.

[0066] A partir do ponto de vista da estabilização da austenita, o teor de Mn é definido, em relação ao teor de C, em -13,75 x C + 16,5 (%) ou mais e -20 x C + 30 (%) ou menos (ou seja, -13,75 x C + 16,5 < Mn < -20 x C + 30). Isso ocorre devido ao fato de que, quando o teor de Mn é menor do que -13,75 x C + 16,5 (%), em relação ao teor de C, a fração volumétrica de austenita se torna menor que 40%. Além disso, quando o teor de Mn é de mais de -20 x C + 30 (%), em relação ao teor de C, a fração volumétrica de austenita se torna superior a 95%.

[0067] A fim de manter uma melhor maleabilidade e tenacidade, o teor de Mn, de preferência, é definido, em relação ao teor de C, em - 6,5 x C + 16,5 (%) ou mais e -20 x C + 30 (%) ou menos (ou seja, -6,5 x C + 16,5 < Mn < -20C + 30). Controlando-se a relação entre o teor de Mn e o teor de C para a faixa acima, é possível reduzir a fração volumétrica de martensita contida na estrutura da chapa de aço, particularmente, a martensita α', e, desse modo, a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço podem ser significativamente melhoradas. Uma vez que a influência de C sobre a estabilização da austenita é muito grande, na chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, a relação entre o teor de Mn e o teor de C mencionado acima é particularmente importante.

P: 0,050% ou menos

[0068] O P segrega nos contornos dos grãos e reduz a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço, de modo que seja preferencial reduzir a quantidade de P o máximo possível. Por essa razão, o teor de P é definido como 0,050% ou menos. O teor de P, de preferência, é definido em 0,030% ou menos ou 0,020% ou menos. P, em geral, é incorporado como impurezas oriundas de sucatas, ou similares, durante a produção de aço lingotado, mas o limite inferior do mesmo, em particular, não é limitado, e é de 0%. No entanto, quando o teor de P é excessivamente reduzido, pode haver casos em que o custo de fabricação aumente. Por essa razão, o limite inferior do conteúdo P pode ser definido como 0,001% ou mais, ou 0,002% ou mais.

S: 0,0100% ou menos

[0069] S é uma impureza e, quando S está excessivamente contido, S segrega nos contornos dos grãos ou forma MnS grosseiro, o que reduz, desse modo, a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço. Por essa razão, o teor S é definido como 0,0100% ou menos. O teor de S, de preferência, é definido em 0,0060% ou menos, 0,0040% ou menos ou 0,0020% ou menos. O limite inferior do teor de S é 0%. Conforme será descrito mais adiante, S tem o efeito de melhorar a tenacidade da chapa de aço, em particular, a tenacidade de uma zona afetada pelo calor (HAZ), formando-se oxissulfetos finos no aço com O e Mg, Ca e/ou metais terras raras (REM) e, desse modo, suprimindo-se o crescimento de grãos de austenita. A fim de obter o efeito, o teor de S pode ser definido em 0,0001% ou mais, 0,0005% ou mais ou 0,0010% ou mais. Na presente modalidade, "oxissulfetos" inclui não apenas um composto que contém O e S, mas também óxidos e sulfetos.

[0070] A chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, inclui adicionalmente, além dos elementos essenciais mencionados acima, um ou dois ou mais de Cu, Ni, Co, Cr, Mo, W, Nb, V, Ti, Zr, Ta, B, N, O, Mg, Ca e REM. Esses elementos não estão necessariamente contidos, e os limites inferiores das quantidades de todos os elementos são 0%. Além disso, Al, que será mencionado mais adiante, não é um elemento opcional, mas um elemento essencial.

CU: 0% a 3,0%, NI: 0% a 3,0%, e CO: 0% a 3,0%

[0071] Cu, Ni e Co melhoram a tenacidade da chapa de aço e estabilizam a austenita. No entanto, quando a quantidade de pelo menos um de Cu, Ni e Co excede 3,0%, o efeito de melhorar a tenacidade da chapa de aço fica saturado e o custo também aumenta. Por essa razão, no caso em que esses elementos estão contidos, a quantidade de cada um dos elementos é configurada para 3,0% ou menos. Cada um dos teores de Cu, Ni e Co é, de preferência, definido em 2,0% ou menos, 1,0% ou menos, 0,5% ou menos ou 0,3% ou menos. Em particular, o teor de Cu, com mais preferência, é definido em 0,2% ou menos. Para estabilização de austenita, o teor de Cu pode ser definido em 0,02% ou mais, 0,05% ou mais ou 0,1% ou mais, e cada um dos teores de Ni e Co pode ser definido em 0,02% ou mais, 0,05% ou mais, 0,1% ou mais, ou 0,2% ou mais.

CR: 0% a 5,0%

[0072] O Cr melhora a propriedade de têmpera por deformação do aço. Quando o teor de Cr excede 5,0%, a precipitação de carbonetos intergranulares é promovida e a tenacidade da chapa de aço é reduzida. Portanto, o teor de Cr é definido em 5,0% ou menos. O teor de Cr, de preferência, é definido em 2,5% ou menos, ou 1,5% ou menos. A fim de melhorar a propriedade de têmpera por deformação, o teor de Cr pode ser definido como 0,05% ou mais, ou 0,1% ou mais.

MO: 0% a 2,0%, e W: 0% a 2,0%

[0073] Mo e W fortalecem o aço, reduzem a atividade de C na fase de austenita e, desse modo, suprimem a precipitação de carbonetos de Cr e Fe precipitados nos contornos dos grãos de austenita, melhorando, desse modo, a tenacidade e a maleabilidade da chapa de aço. No entanto, mesmo que Mo e W estejam excessivamente contidos, o efeito acima é saturado, mas o custo aumenta. Por essa razão, cada um dos teores de Mo e W é definido em 2,0% ou menos. Cada um dos teores de Mo e W, de preferência, é definido em 1,0% ou menos, 0,5% ou menos ou 0,1% ou menos. A fim de obter os efeitos de maneira confiável, cada um dos teores de Mo e W pode ser definido em 0,01% ou mais, 0,05% ou mais ou 0,1% ou mais.

NB: 0% a 0,30%, V: 0% a 0,30%, TI: 0% a 0,30%, ZR: 0% a 0,30%, e TA: 0% a 0,30%

[0074] Nb, V, Ti, Zr e Ta formam precipitados, tais como carboni- tretos no aço. Estes precipitados melhoram a tenacidade do aço, suprimindo-se o coalescimento dos grãos durante a solidificação do aço. Além disso, os elementos reduzem a atividade de C e N na austenita e, desse modo, suprimem a formação de carbonetos, como cementita e grafite. Além disso, os elementos acima fortalecem o aço, reforçando-se a solução sólida ou temperando-se a precipitação.

[0075] Quando pelo menos um entre o teor de Nb, o teor de V, o teor de Ti, o teor de Zr e o teor de Ta excederem 0,30%, pode haver casos em que os precipitados se tornem significativamente mais grosseiros e a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço diminuam. Por essa razão, cada teor de Nb, V, Ti, Zr e Ta é definido em 0,30% ou menos e, de preferência, 0,20% ou menos, 0,10% ou menos, ou 0,01% ou menos. Além disso, é mais preferencial definir a soma do teor de Nb, teor de V, teor de Ti, teor de Zr e teor de Ta em 0,30% ou menos, ou 0,20% ou menos. Para melhorar a tenacidade do aço e a alta resistibilidade, cada um dos teores de Nb e V pode ser definido em 0,005% ou mais, 0,01% ou mais ou 0,02% ou mais. Pela mesma razão, cada teor de Ti, Zr e Ta pode ser definido em 0,001% ou mais ou 0,01% ou mais.

B: 0% a 0,300%

[0076] B segrega nos contornos dos grãos de austenita e, desse modo, suprime a fratura intergranular, melhorando, desse modo, a tensão de prova e a maleabilidade da chapa de aço. No entanto, quando o teor de B excede 0,300%, pode haver casos em que a tenacidade da chapa de aço se deteriore. Por essa razão, o teor de B é definido em 0,300% ou menos. O teor de B, de preferência, é definido em 0,250% ou menos. Para suprimir a fratura intergranular, o teor de B pode ser definido em 0,0002% ou mais, ou 0,001% ou mais.

AL: 0,001% a 0,300%

[0077] Al é um elemento desoxidante e é um elemento sólido de fortalecimento de solução, mas, similarmente ao Si, suprime a formação de carbonetos de Cr e Fe. Os presentes inventores conduziram vários exames nos elementos que suprimem a formação de carbonetos e, como resultado, constataram que a formação de carbonetos é suprimida quando o teor de Al é igual ou superior a uma quantidade predeterminada. Especificamente, os presentes inventores constataram que a formação de carbonetos é suprimida definindo-se o teor de Al entre 0,001 e 0,300%. Quando o teor de Al é menor que 0,001%, o efeito de suprimir a formação de carbonetos não é obtido. Por outro lado, quando o teor de Al excede 0,300%, pode haver casos em que inclusões grosseiras sejam formadas e, desse modo, a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço se deteriorem. O teor de Al, de preferência, é definido em 0,003% ou mais, ou 0,005% ou mais. Além disso, o teor de Al, de preferência, é definido em 0,250% ou menos ou 0,200% ou menos.

N: 0% a 1,000%

[0078] N é um elemento eficaz para estabilizar a austenita e melhorar a tensão de prova da chapa de aço. N tem o mesmo efeito que C como um elemento para a estabilização da austenita. N não tem um efeito adverso, como a deterioração da tenacidade, devido à precipitação nos contornos dos grãos, e o efeito de N que aumenta a resistência a temperaturas extremamente baixas é maior que C. N também tem um efeito de dispersar nitretos finos no aço por coexistência com elementos formadores de nitreto. Quando o teor de N excede 1,000%, pode haver casos em que a tenacidade da chapa de aço se deteriore significativamente. Por essa razão, o teor de N é definido em 1,000% ou menos. O teor de N, com mais preferência, é definido em 0,300% ou menos, 0,100% ou menos ou 0,030% ou menos. N é incorporado como uma impureza em uma certa quantidade, em alguns casos, mas o teor de N pode ser definido em 0,003%, ou mais, para o alto reforço descrito acima e similares. O teor de N, com mais preferência, é definido em 0,005% ou mais, 0,007% ou mais ou 0,010% ou mais.

O: 0% a 0,0100%

[0079] O é incorporado ao aço como uma impureza em uma certa quantidade, mas O tem o efeito de aumentar a tenacidade refinando- se os grãos no HAZ. Por outro lado, quando o teor de O excede 0,0100%, pode haver casos em que a maleabilidade e a tenacidade na HAZ diminuam devido ao coalescimento do óxido e à segregação nos contornos dos grãos. Por essa razão, o teor de O é definido em 0,0100% ou menos. O teor de O, com mais preferência, é definido em 0,0070% ou menos ou 0,0050% ou menos. A fim de aumentar a tenacidade, o teor de O pode ser definido em 0,0001% ou mais, ou 0,0010% ou mais.

MG: 0% a 0,0100%, CA: 0% a 0,0100%, e REM: 0% a 0,0100%

[0080] Mg, Ca e REM são formados em grande quantidade em aço com alto teor de Mn e suprimem a formação de MnS, o que reduz significativamente a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço. Por outro lado, quando as quantidades desses elementos são excessivas, uma grande quantidade de inclusões grosseiras é formada no aço, o que causa deterioração da maleabilidade e da tenacidade da chapa de aço. Por essa razão, cada teor de Mg, Ca e REM é definido em 0,0100% ou menos. Cada um dos teores de Mg, Ca e REM, com mais preferência, é 0,0070% ou menos ou 0,0050% ou menos. A fim de suprimir a formação de MnS, cada um dos teores de Mg, Ca e REM pode ser definido em 0,0001% ou mais. Cada um dos teores de Mg, Ca e REM pode ser definido em 0,0010% ou mais, ou 0,0020% ou mais.

[0081] Além disso, metais terras raras (REM) significam um total de 17 elementos, que incluem Sc, Y e lantanídeos. A quantidade de REM significa a soma das quantidades desses 17 elementos.

O: 0,0001% a 0,0100%, e soma de teor de MG, teor de CA e teor de REM: 0,0001% a 0,0100%

[0082] Pelas razões descritas abaixo, além de o teor de O ser definido entre 0,0001% e 0,0100%, é preferencial definir a soma do teor de Mg, teor de Ca e teor de REM de 0,0001% a 0,0100%. Ou seja, a quantidade de pelo menos um elemento de Mg, Ca e REM, de preferência, é definida entre 0,0001% e 0,0100%. No momento, o teor de O pode estar definido em 0,0002% ou mais e definido em 0,0050% ou menos. A soma do teor de Mg, do teor de Ca e do teor de REM pode ser configurada para 0,0003% ou mais, 0,0005% ou mais, ou 0,0010% ou mais, e pode ser configurada para 0,0050% ou menos, ou 0,0040% ou menos.

[0083] A razão pela qual o teor de O é definido em 0,0001% ou mais e a soma do teor de Mg, o teor de Ca e o teor de REM é definida em 0,0001% a 0,0100% é que o coalescimento de grãos no HAZ da chapa de aço é impedido pela formação de óxidos de Mg, Ca e/ou REM. Sob condições de soldagem padrão, o tamanho de grão de aus- tenita do HAZ, obtido pelo efeito de pinagem de austenita do crescimento de grão pelos óxidos, é de várias dezenas a 300 μm e não excede 300 μm (no entanto, um caso em que o tamanho de grão de aus- tenita da chapa de aço (metal base) excede 300 μm é excluído). Conforme descrito acima, para controlar o tamanho de grão de austenita da chapa de aço, que inclui o HAZ a 300 μm ou menos, é preferencial que os elementos acima (O, Mg, Ca e REM) sejam incluídos.

S: 0,0001% a 0,0050%, O/S > 1,0

[0084] S forma oxissulfetos com O e Mg, Ca e/ou REM e, desse modo, é um elemento eficaz para o refinamento de grãos. Por essa razão, em um caso em que S esteja contido no aço em conjunto com O e Mg, Ca e/ou REM, a fim de obter o efeito de aumentar a tenacidade através do refinamento de grãos na HAZ, o teor de S, de preferência, é definido em 0,0001 % ou mais. No caso em que S está contido no aço em conjunto com O e Mg, Ca e/ou REM, a fim de obter melhor maleabilidade e tenacidade para a chapa de aço, o teor de S, de preferência, é definido em 0,0050% ou menos.

[0085] No caso em que S está contido em conjunto com O e Mg, Ca e/ou REM no aço, fazendo com que o teor de S e o teor de O satisfaçam uma relação de O/S > 1,0, o efeito de aumentar a tenacidade através o refinamento de grãos no HAZ pode ser significativamente exibido. Visto que os sulfetos são termicamente instáveis, em comparação com os óxidos, quando a proporção de S nas partículas precipitadas aumenta, pode haver casos em que não seja possível fixar partículas fixadoras que sejam estáveis em altas temperaturas. Por essa razão, em um caso em que o teor de O é definido em 0,0001% a 0,0100%, a soma do teor de Mg, o teor de Ca e o teor de REM é definida em 0,0001% a 0,0100% e S está contido no aço, é preferencial que o teor de S seja definido em 0,0001% a 0,0050% e o teor de O e o teor de S sejam definidos em O / S > 1,0. De preferência, O/S > 1,5 ou O/S > 2,0 é satisfeito. Fazendo-se com que o teor de O e o teor de S satisfaçam as condições acima, o estado de precipitação dos oxissul- fetos no aço se torna mais preferencial, e o efeito de refinamento de grãos pode ser significativamente exibido. Quando o tamanho médio de grão de austenita da chapa de aço é menor do que 150 μm, devido ao efeito acima, o tamanho médio de grão de austenita no HAZ pode ser definido em 150 μm ou menos, sob condições padrão de solda-gem. O limite superior de O/S não precisa ser particularmente determinado, mas pode ser definido em 200,0 ou menos, 100,0 ou menos ou 10,0 ou menos.

[0086] Na chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, o remanescente, exceto os elementos acima mencionados, consiste em Fe e impurezas. Na presente modalidade, as impurezas são elementos que são incorporados devido a vários fatores do processo de fabricação, o que inclui as matérias-primas, como minério e sucata, quando a chapa de aço é fabricada industrialmente e são aceitáveis, sem afetar adversamente as propriedades da chapa de aço, de acordo com a presente modalidade.

-C + 0,8 X Si - 0,2 X Mn - 90 x (P + S) + 1,5 x (Cu + Ni + Co) + 3,3 x Cr + 9 x Mo + 4,5 x W + 0,8 x Al + 6 x N + 1,5 > 3,2

[0087] Os presentes inventores obtiveram o conhecimento de que a resistência à corrosão da chapa de aço pode ser melhorada quando um valor CIP expresso por -C + 0,8 x Si - 0,2 x Mn - 90 x (p + S) + 1,5 x (Cu + Ni + Co) + 3,3 x Cr + 9 x Mo + 4,5 x W + 0,8 x Al + 6 x N + 1,5 é 3,2 ou mais. Além disso, os presentes inventores obtiveram o conhecimento de que as propriedades de desgaste por corrosão, devido a um material no qual uma pasta fluida, tal como areia e cascalho, é misturada em água salgada, que é um ambiente corrosivo, podem ser melhoradas pela melhoria da resistência à corrosão. O limite superior do valor CIP não é particularmente limitado, mas pode ser definido, por exemplo, em 65,0 ou menos, 50,0 ou menos, 40,0 ou menos, 30,0 ou menos, ou 15,0 ou menos.

[0088] Quanto maior o valor CIP, mais a resistência à corrosão e as propriedades de desgaste de corrosão da chapa de aço podem ser melhoradas. No entanto, em um caso em que o valor CIP é menor que 3,2, a resistência à corrosão e as propriedades de desgaste de corrosão da chapa de aço não são significativamente melhoradas.

[0089] Na fórmula acima, C, Si, Mn, P, S, Cu, Ni, Co, Cr, Mo, W, Al e N representam as quantidades dos elementos correspondentes em % em massa. Nos casos em que os elementos correspondentes não estão contidos, 0 é substituído.

FRAÇÃO VOLUMÉTRICA DE AUSTENITA: 40% OU MAIS, E MENOS DE 95%

[0090] A chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, é uma chapa de aço austenítica resistente ao desgaste que utiliza transformação martensítica induzida por deformação e exige uma quantidade predeterminada de estrutura de austenita. Na chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, a fração volumétrica de austenita na chapa de aço é definida em 40% ou mais, e menos de 95%. Conforme necessário, a fração volumétrica da austenita pode ser definida em 90% ou menos, 85% ou menos ou 80% ou menos. Além disso, pa-ra garantir a resistência ao desgaste da chapa de aço, a fração volumétrica de austenita é definida em 40% ou mais. A fração volumétrica de austenita, de preferência, é definida em 45% ou mais, 50% ou mais, 55% ou mais ou 60% ou mais. FRAÇÃO VOLUMÉTRICA DE MARTENSITA ε, E MAR- TENSITA α’: 5% a 60% no total, fração volumétrica de martensita ε: 0% a 60%, fração volumétrica de martensita α’: 0% a 60%

[0091] A chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, contém uma quantidade predeterminada de martensita ε e martensita α' e, desse modo, pode obter mais facilmente a dureza ou resistibilida- de desejada, o que é preferencial. A fração volumétrica total de mar- tensita ε e martensita α', de preferência, é definida em 5% ou mais, 10% ou mais, ou 15% ou mais. Além disso, para que a chapa de aço obtenha maleabilidade e tenacidade, a fração volumétrica total de mar- tensita ε e martensita α’, de preferência, é definida em 60% ou menos. Além disso, a fração volumétrica total de martensita ε e martensita α', com mais preferência, é definida em 55% ou menos, 50% ou menos, 45% ou menos e 40% ou menos.

[0092] A estrutura metalográfica da chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, de preferência, é produzida a partir de austeni- ta, martensita ε e martensita α'. Além disso, pode haver casos em que, quando a análise da estrutura é realizada por difração de raios X, são obtidos os resultados de medições indicam a presença de quantidades vestigiais (por exemplo, menos de 1%) de precipitados e inclusões, tais como carbonitretos à base de ferro, como cementita, carbonitretos de outros elementos metálicos diferentes do ferro e oxissulfetos de Ti, Mg, Ca, REM e similares, além de outras inclusões. No entanto, esses raramente são observados, quando observados com um microscópio óptico típico, ou mesmo que esses sejam observados, são finamente dispersos em cada austenita, martensita ε e martensita α' ou nos limites entre as estruturas. Por essa razão, esses não são considerados como a estrutura metalográfica de uma matriz chamada da chapa de aço.

[0093] As frações volumétricas de austenita, martensita ε e mar- tensita α' são determinadas pelo método a seguir.

[0094] Uma amostra é cortada a partir da porção central da espessura da chapa, da chapa de aço (profundidade de 1/2 T (T é a espessura da chapa) da superfície da chapa de aço). Uma superfície da amostra paralela à direção da espessura da chapa e à direção de la- minação da amostra é usada como uma seção observada e, após a seção observada ser finalizada em uma superfície espelhada por polimento ou similar, a deformação é removida por polimento eletrolítico ou polimento químico.

[0095] Em relação à seção observada, com uso de um difratôme- tro de raios X, as frações volumétricas de austenita, martensita ε e martensita α' são obtidas a partir do valor médio das intensidades integradas dos planos (311), (200) e (220) de austenita, com uma estrutu- ra cúbica centrada na face (estrutura fcc), do valor médio das intensidades integradas dos planos (010), (011) e (012) de martensita ε com uma estrutura compactada hexagonal densa (estrutura hcp) e do valor médio das intensidades integradas dos planos (220), (200) e (211) da martensita α' com estrutura cúbica centrada no corpo (estrutura bcc).

[0096] No entanto, em um caso em que o teor de C é de 0,5% ou mais, a martensita α' tem uma estrutura tetragonal centrada no corpo (estrutura bct), e os picos de difração obtidos pela medição de difração de raios X têm picos duplos, devido à anisotropia da estrutura de cristal em alguns casos. Nesse caso, a fração volumétrica de martensita α' é obtida a partir da soma das intensidades integradas dos respectivos picos.

[0097] Em um caso em que o teor de C é menor que 0,5%, devido ao fato de que a razão a/c da rede tetragonal centrada no corpo de martensita α' é próxima de 1, os picos de difração de raios X da estrutura cúbica centralizada no corpo (estrutura bcc) e da estrutura tetragonal centrada no corpo (estrutura bct) da martensita α' dificilmente podem ser separados um do outro. Por essa razão, a fração volumétrica de martensita α' é obtida a partir do valor médio das intensidades integradas dos planos (220), (200) e (211) da estrutura cúbica centralizada no corpo (estrutura bcc). Mesmo se o teor de C for menor que 0,5%, em um caso em que os picos podem ser separados um do outro, a fração volumétrica de martensita α' é obtida a partir da soma das intensidades integradas dos respectivos picos.

TAMANHO MÉDIO DE GRÃOS DE AUSTENITA: 40 a 300 μm

[0098] Primeiro, o mecanismo de redução da tenacidade do aço austenítico de alto teor de C e alto teor de Mn será descrito. Na chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, uma vez que o teor de C e o teor de Mn são altos, um grande número de carbonetos de ferro é formado não apenas nos contornos dos grãos de austenita, mas também nos grãos. Visto que esses carbonetos são mais difíceis do que a fase primária do ferro, a concentração de tensões ao redor dos carbonetos aumenta quando uma força externa é aplicada. Consequentemente, as trincas ocorrem entre os carbonetos ou ao redor dos carbonetos, o que causa fratura. Quando uma força externa é aplicada, a concentração de tensão que causa a fratura do aço diminui, à medida que o tamanho de grão da austenita diminui. No entanto, o refinamento excessivo aumenta os sítios de nucleação de carbonetos formados nos contornos dos grãos de austenita e tem uma desvantagem de aumentar a quantidade de carbonitretos precipitados. Os carbonetos nos contornos dos grãos são muito duros e, quando a quantidade de carbonetos precipitados aumenta, a tenacidade e a maleabilidade do aço diminuem. Os presentes inventores constataram que, ao otimizar o tamanho do grão, a tenacidade e a maleabilidade da chapa de aço podem ser melhoradas.

[0099] Na presente modalidade, a tenacidade da chapa de aço é melhorada basicamente refinando-se a austenita, enquanto suprime- se a formação de carbonetos. Conforme descrito acima, a chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, inclui austenita em uma fração volumétrica de 40% ou mais e menos de 95%. Além disso, uma vez que a chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, é fabricada por laminação a quente, conforme será descrito posteriormente, em detalhes, a austenita na chapa de aço é refinada pela lamina- ção a quente e possui excelente tenacidade.

[00100] Visto que os limites de grão de austenita também são sítios de nucleação de carbonetos, o refinamento excessivo de austenita promove a formação de carbonetos. Quando os carbonetos são formados excessivamente, pode haver casos em que a tenacidade da chapa de aço se deteriore. A partir desse ponto de vista, o tamanho médio de grãos de austenita, na chapa de aço, é definido em 40 μm ou mais. O tamanho médio de grãos de austenita, na chapa de aço, é, de preferência, definido em 50 μm ou mais, 75 μm ou mais, ou 100 μm ou mais. Por outro lado, quando o tamanho médio de grãos da austenita excede 300 μm, a tenacidade suficiente não pode ser garantida a uma temperatura baixa de cerca de -40°C. Por essa razão, o tamanho médio de grãos de austenita, na chapa de aço, é definido em 300 μm ou menos. O tamanho médio de grãos de austenita, na chapa de aço, de preferência, é definido em 250 μm ou menos, ou 200 μm ou menos. Além disso, os limites superior e inferior do tamanho médio de grãos da austenita são valores que podem ser conseguidos por laminação a quente, de acordo com a presente invenção, e pelo efeito de fixação da austenita pelos oxissulfetos e similares.

[00101] De acordo com a chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, por exemplo, mesmo quando exposto a uma alta temperatura por soldagem, o tamanho médio de grãos de austenita, no HAZ, pode ser reduzido. Por exemplo, no caso de uma chapa de aço com espessura de chapa de 20 mm ou mais, mesmo no caso em que a soldagem a arco de metal blindado (SMAW) é realizada na chapa de aço com uma quantidade de entrada de calor de solda de 1,7 kJ/mm, o tamanho médio de grãos de austenita, em um HAZ, nas proximidades de uma linha de fusão (FL), em uma porção central da espessura da chapa, pode ser mantido na faixa de 40 a 300 μm. Além disso, dependendo do tamanho médio de grãos da austenita da chapa de aço (metal base), conforme descrito acima, incluindo-se Mg, Ca e / ou REM e, além disso, fazendo-se com que a razão de massa de O para S na chapa de aço satisfaça O/S > 1,0, o tamanho médio de grãos de austenita, no HAZ, nas proximidades de FL, após a soldagem, pode ser mantido em uma faixa de 150 μm, ou menos, ou em uma faixa de 40 a 150 μm. Como resultado, a tenacidade da junta soldada obtida pela soldagem da chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, pode ser aprimorada. Além disso, quando a chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, é soldada, pode ser usado um método de soldagem alta-mente eficiente, como o aumento da entrada de calor da solda.

[00102] Doravante, um método para medir o tamanho médio de grão de austenita, na presente modalidade, será descrito. Primeiro, é cortada uma amostra da porção central da espessura de chapa da chapa de aço (profundidade de 1/2 T (T é a espessura da chapa) da superfície da chapa de aço). Um corte transversal paralelo à direção de laminação e à direção da espessura de chapa da chapa de aço é usado como corte observado e, após o corte observado ser concluído em uma superfície espelhada por polimento de alumina, ou similar, o corte observado é corroído com uma solução de nital ou solução de picral. A estrutura metalográfica do corte observado, após a corrosão, é aumentada e observada por um microscópio óptico, um microscópio eletrônico, ou similar para, obter o tamanho médio de grãos da auste- nita. Mais especificamente, no corte observado, um campo visual de 1 mm x 1 mm, ou mais, é ampliado com uma ampliação de cerca de 100 vezes, o comprimento médio de interceptação linear por grão de aus- tenita observado no campo visual observado é obtido pelo método de segmento de interceptação linear no Anexo C.2 do documento n° JIS G 0551: 2013, e esse é usado como o tamanho médio dos grãos, por meio do qual é obtido o tamanho médio dos grãos da austenita.

[00103] Os meios para conseguir o tamanho médio de grãos da austenita descrito acima serão descritos abaixo. Uma vez que a presente modalidade se refere à chapa de aço, para refinamento do tamanho de grãos da austenita na chapa de aço (metal base), a recrista- lização por laminação a quente pode ser usada. O tamanho médio de grãos da austenita, após recristalização, é expresso, por exemplo, pela Fórmula (1). Na Fórmula (1), Drex é o tamanho médio de grão de aus- tenita após recristalização, D0 é o tamanho médio de grão de austenita antes de recristalização, ε é a deformação plástica por laminação a quente, p e q são constantes positivas e r é uma constante negativa.Drex = P X Doq X εr „.(1)

[00104] De acordo com a Fórmula (1), é possível obter austenita com um tamanho de grão predeterminado, realizando-se uma pluralidade de processos de laminação, enquanto se faz com que a deformação plástica, no momento da laminação a quente, seja a maior possível. Por exemplo, em um caso em que p = 5, q = 0,3, r = -0,75 e o tamanho inicial de grão, ou seja, o tamanho médio de grão de austeni- ta antes da recristalização, é de 600 μm, a fim de fazer com que o tamanho médio de grão de austenita após a recristalização seja de 300 μm ou menos, a deformação plástica, no momento da laminação a quente, precisa ser de 0,056 ou mais. Sob as mesmas condições, para fazer com que o tamanho médio de grão da austenita após recristali- zação seja de 100 μm ou menos, a deformação plástica, no momento da laminação a quente, precisa ser de 0,25 ou mais. Além disso, nas mesmas condições, a fim de manter o tamanho médio de grãos da austenita, após recristalização a 20 μm ou mais, a deformação plástica, no momento da laminação a quente, pode ser de 2,1 ou menos. A deformação plástica, no momento da laminação a quente, calculada pela Fórmula (1), para obter austenita com um tamanho de grão pre-determinado, conforme descrito acima, é um padrão e, na prática, precisa ser finamente ajustada, considerando o crescimento de grão da austenita após a recristalização e o efeito de laminação com várias passagens.

[00105] Os presentes inventores confirmaram que a chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, pode ser fabricada pelo método de fabricação descrito abaixo pela pesquisa, até o momento, que inclui o que foi mencionado acima.

(1) PROCESSOS DE FUSÃO E FABRICAÇÃO DE PLACA

[00106] Os processos de fusão e fabricação de placas não precisam ser particularmente limitados. Ou seja, após a fusão por um con- versor, um forno elétrico ou similar, vários processos secundários de refinamento são realizados para conseguir a composição química descrita acima. Depois disso, uma placa pode ser fabricada por um método, como a fundição contínua típica.

(2) PROCESSO DE LAMINAÇÃO A QUENTE

[00107] A placa fabricada pelo método descrito acima é submetida à laminação a quente, após ser aquecida. A temperatura de aquecimento da placa, de preferência, é superior a 1.250°C a 1.300°C. Quando a placa é aquecida a mais de 1.300°C, pode haver casos em que a superfície da chapa de aço esteja oxidada e o rendimento diminua, e casos em que a austenita se torne grosseira e não possa ser facilmente refinada, mesmo por laminação a quente, após o aquecimento da placa. Por essa razão, a temperatura de aquecimento da placa é definida em 1.300°C ou menos.

[00108] A redução de laminação cumulativa na faixa de temperatura de 900°C a 1.000°C é definida em 10% a 85%. Foi confirmado que isso pode permitir que o tamanho médio de grão da austenita seja de 40 a 300 μm.

[00109] No entanto, foi confirmado que, mesmo que a temperatura de aquecimento da placa seja de 1.200°C a 1.250°C, a chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, pode ser obtida fazendo-se com que a redução da laminação cumulativa seja de 10% a menos de 30%, na faixa de temperatura de 900°C a 1.000°C, e satisfazendo-se as condições descritas posteriormente.

[00110] Na presente modalidade, foi confirmado que, além das condições acima, também é importante controlar a temperatura de acabamento durante a laminação a quente (doravante, às vezes, denominada temperatura de acabamento de laminação). Quando a temperatura de acabamento de laminação é inferior a 900°C, pode haver casos em que a austenita não seja completamente recristalizada e ca- sos em que a austenita seja excessivamente refinada, mesmo que a austenita seja recristalizada e seu tamanho médio de grão se torne inferior a 40 μm. Se a austenita não for completamente recristalizada, pode haver casos em que muitos deslocamentos e deformações sejam introduzidos na estrutura metalográfica, e uma grande quantidade de carbonetos seja formada no resfriamento subsequente. Quando uma grande quantidade de carbonetos é formada no aço, a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço diminuem. Definindo-se a temperatura de acabamento de laminação em 900°C ou mais, os problemas acima mencionados podem ser evitados. Por essa razão, na presente modalidade, a temperatura de acabamento de laminação é definida em 900°C ou mais.

[00111] No resfriamento, após a laminação a quente, o resfriamento acelerado é realizado, exceto no caso em que é realizado um tratamento térmico descrito posteriormente. O propósito do resfriamento acelerado é aumentar a maleabilidade e a tenacidade da chapa de aço, suprimindo-se a formação de carbonetos após a laminação a quente. A fim de suprimir a formação de carbonetos, do ponto de vista da termodinâmica e da possibilidade de a difusão ser possível ou não, é necessário definir o tempo de retenção o mais curto possível entre 850°C e 550°C, que é uma faixa de temperatura na qual os carbonetos se precipitam no aço.

[00112] A taxa média de resfriamento, durante o resfriamento acelerado, é definida em 1°C/s ou mais. Isso ocorre devido ao fato de que, quando a taxa média de resfriamento, durante o resfriamento acelerado, é menor que 1°C/s, o efeito do resfriamento acelerado (o efeito de suprimir a formação de carbonetos) não é suficientemente obtido em alguns casos. Por outro lado, quando a taxa de resfriamento, durante o resfriamento acelerado, excede 200°C/s, pode haver casos em que uma grande quantidade de martensita ε e martensita α' seja formada, e a tenacidade e maleabilidade da chapa de aço diminuam. Por essa razão, a taxa média de resfriamento, durante o resfriamento acelerado, é definida em 200°C/s ou menos.

[00113] O resfriamento acelerado, após a laminação a quente, inicia-se, tanto quanto possível, do lado da alta temperatura. Visto que a temperatura na qual os carbonetos realmente começam a precipitar é menor que 850°C, a temperatura inicial de resfriamento é definida em 850°C ou mais. A temperatura de acabamento por resfriamento é definida em 550°C ou menos. O resfriamento acelerado tem não apenas o efeito de suprimir a formação de carbonetos, conforme descrito acima, mas, também, o efeito de suprimir o crescimento de grãos de austeni- ta. Por essa razão, também do ponto de vista de suprimir o crescimento de grãos de austenita, a laminação a quente e o resfriamento acelerado descritos acima foram realizados em combinação.

(3) PROCESSO DE TRATAMENTO TÉRMICO

[00114] Em um caso em que o resfriamento acelerado descrito acima não seja realizado, por exemplo, em caso em que o resfriamento é realizado por resfriamento a ar, após a laminação a quente, é necessário realizar um tratamento térmico na chapa de aço, após a lamina- ção a quente, a fim de decompor os carbonetos precipitados. Como tal tratamento térmico, há um tratamento por solução. Na presente modalidade, como tratamento de solução, por exemplo, a chapa de aço é reaquecida a uma temperatura de 1.100°C ou mais, submetida ao resfriamento acelerado a partir de uma temperatura de 1.000°C, ou mais, a uma taxa média de resfriamento de 1 a 200°C/s, e resfriada a uma temperatura de 500°C, ou menos.

[00115] A espessura de chapa da chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, não precisa ser particularmente limitada, mas pode ser definida em 3 a 100 mm. Conforme necessário, a espessura da chapa pode ser definida em 6 mm ou mais, ou 12 mm ou mais, e pode ser definida em 75 mm ou menos, ou 50 mm ou menos. As propriedades mecânicas da chapa de aço, de acordo com a presente modalidade, não precisam ser particularmente definidas, mas de acordo com o documento n° JIS Z 2241: 2011, o limite de elasticidade (YS) pode ser definido em 300 N/mm2 ou mais, a resistência à tração (TS) é de 1.000 N/mm2, ou mais, e o alongamento (EL) pode ser definido em 20% ou mais. Conforme necessário, a resistência à tração pode ser definida em 1.020 N/mm2, ou mais, ou 1.050 N/mm2, ou mais, e pode ser definida em 2.000 N/mm2, ou menos, ou 1.700 N/mm2, ou menos. A tenacidade da chapa de aço pode ser de modo que a energia absorvida a -40°C, de acordo com o documento n° JIS Z 2242: 2005 seja 100 J ou mais, ou 200 J ou mais.

[00116] Satisfazendo-se a composição química e as condições de fabricação descritas acima, pode-se obter uma chapa de aço austení- tica resistente ao desgaste, excelente em resistibilidade e resistência ao desgaste, e tenacidade e maleabilidade. A chapa de aço austeníti- ca resistente ao desgaste, de acordo com a presente modalidade, pode ser usada adequadamente para membros pequenos, tal como um cruzamento de trilho, um revestimento de lagarta, uma lâmina de propulsor, uma lâmina de britador, um martelo de rocha e membros grandes que exijam resistência ao desgaste nos campos de maquinaria de construção, maquinaria industrial, engenharia civil e arquitetura, como colunas, tubos de aço e chapas externas.

EXEMPLOS

[00117] As placas com as composições químicas mostradas nas Tabelas 1-1 e 1-2 são laminadas a quente, nas condições de lamina- ção mostradas nas Tabelas 2-1 e 2-2, em chapas de aço com as espessuras de produto mostradas nas Tabelas 2-1 e 2-2. No Exemplo 7 da Tabela 2-1 e no Exemplo Comparativo 41 da Tabela 2-2, o resfriamento ao ar foi realizado após laminação a quente, e um tratamento térmico (tratamento de solução) foi realizado nas condições mostradas nas Tabelas 2-1 e 2-2. Para cada um dos corpos de prova coletados das chapas de aço obtidos, as frações volumétricas de austenita (Y), martensita ε (ε) e martensita α' (α') e o tamanho médio de grão, limite de elasticidade (YS), a resistência à tração (TS), o alongamento (EL), a resistência ao desgaste, as propriedades de desgaste por corrosão e a tenacidade da austenita (y) foram avaliados. Os resultados são mostrados nas Tabelas 2-1 e 2-2.

[00118] Além disso, o método de avaliação específico e os critérios de aprovação/ reprovação de cada valor característico das Tabelas 2-1 e 2-2 são os seguintes.

FRAÇÕES VOLUMÉTRICAS DE AUSTENITA, MARTENSITA ε, E MARTENSITA α’

[00119] Três amostras foram cortadas da parte central da espessura de chapa da chapa de aço (profundidade de 1/2 T (T é a espessura da chapa) da superfície da chapa de aço), superfícies das amostras paralelas à direção da espessura da chapa e à direção da laminação das amostras foram usadas como cortes observados, e depois que os cortes observados foram finalizados para espelhar as superfícies por polimento, ou similar, a deformação foi removida por polimento eletrolí- tico ou polimento químico.

[00120] Em relação às seções observadas, com uso de um difratô- metro de raios X (DRX: RINT 2500 fabricado pela Rigaku Corporation), as frações volumétricas de austenita, martensita ε e martensita α' foram obtidas a partir do valor médio das intensidades integradas dos planos (311), (200) e (220) de austenita, com uma estrutura cúbica centrada na face (estrutura fcc), do valor médio das intensidades integradas dos planos (010), (011) e (012) de martensita ε, com uma estrutura bem ajustada hexagonal densa (estrutura hcp), e do valor médio das intensidades integradas dos planos (220), (200) e (211) da martensita α', com estrutura cúbica centrada no corpo (estrutura bcc).

[00121] No entanto, em um caso em que a martensita α' tinha uma estrutura tetragonal centrada no corpo (estrutura bct) e os picos de di- fração obtidos pela medição de difração de raios-X tinham picos duplos, devido à anisotropia da estrutura cristalina, a fração volumétrica da martensita α' foi obtida a partir da soma das intensidades integradas dos respectivos picos. Em um caso em que os picos poderiam ser separados um do outro, a fração volumétrica de martensita α' foi obtida a partir da soma das intensidades integradas dos respectivos picos.

[00122] Um caso, em que a fração volumétrica de austenita foi de 40% ou mais, e menos de 95%, foi determinado como estando dentro da faixa da presente invenção, e, desse modo, foi aprovado. Um caso, em que a fração volumétrica de austenita foi menor que 40%, e 95% ou mais, foi determinado como estando fora da faixa da presente invenção e, portanto, foi reprovado.

TAMANHO MÉDIO DE GRÃOS DE AUSTENITA:

[00123] Foram cortadas três amostras da parte central da espessura de chapa da chapa de aço (profundidade de 1 / 2T (T é a espessura da chapa)) a partir da superfície da chapa de aço), cortes transversais paralelos à direção da laminação e à direção da espessura de chapa da chapa de aço foram usados como cortes observados, e depois que os cortes observados foram finalizados para espelhar as superfícies por polimento de alumina, ou similares, os cortes observados foram corroídos com uma solução de nital. Nos cortes observados, um campo visual de 1 mm x 1 mm, ou mais, foi ampliado com uma ampliação de cerca de 100 vezes, a média do comprimento da interceptação linear por grão de austenita observado, no campo visual observado, foi obtida pelo método do segmento de interceptação linear no anexo C.2 do documento n° JIS G 0551: 2013, e isso foi usado como o tamanho médio de grãos.

[00124] Além disso, sob soldagem a arco de metal blindado (SMAW), com uma quantidade de calor de solda de 1,7 kJ/mm, para um HAZ nas proximidades de uma linha de fusão (FL) na parte central da espessura da chapa, o tamanho médio de grão de austenita no HAZ foi medido.

[00125] Um caso, em que o tamanho médio de grão de austenita, na chapa de aço (metal base), foi de 40 a 300 μm, foi determinado como estando dentro da faixa da presente invenção e, portanto, foi aprovado. Por outro lado, um caso, em que o tamanho médio de grão de austenita, na chapa de aço (metal base), estava fora da faixa de 40 a 300 μm, foi determinado como estando fora da faixa da presente invenção e, portanto, foi reprovado.

LIMITE DE ELASTICIDADE (YS), RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (TS) E ALONGAMENTO (EL):

[00126] Um corpo de prova de tensão coletado, de modo que a direção do comprimento do corpo de prova e a direção da largura da chapa de aço fossem paralelas entre si, foi usado e avaliado de acordo com o documento n° JIS Z 2241: 2011. No entanto, o corpo de prova de tensão, com uma espessura de chapa de 20 mm ou menos, era o n° 13B do documento n° JIS Z 2241: 2011, e o corpo de prova de tensão, com uma espessura de chapa de mais de 20 mm era o n° 4 do documento n° JIS Z 2241: 2011.

[00127] Um caso em que o limite de elasticidade (YS) foi de 300 N/mm2, ou mais, a resistência à tração (TS) foi de 1.000 N/mm2, ou mais, e o alongamento (EL) foi de 20%, ou mais, foi considerado excelente em resistibilidade e maleabilidade e, desse modo, foi aprovado. Um caso em que qualquer uma das condições acima não tenha sido atendida foi determinado como tendo sido reprovado.

RESISTÊNCIA AO DESGASTE:

[00128] Em um teste de desgaste por arranhões (velocidade perifé- rica: 3,7 m/seg, 50 horas) em um caso em que uma mistura de areia de sílica (n° 5 do documento n° JIS G 5901: 2016) e água (a razão de mistura é 2 de areia de sílica: 1 de água) foi usada como material de desgaste, a perda de desgaste foi avaliada com base em aço comum (SS400 do documento n° JIS G 3101: 2015). A razão da quantidade de desgaste em relação ao aço comum nas Tabelas 2-1 e 2-2 foi obtida di-vidindo-se a perda por desgaste de cada aço pela perda por desgaste do aço comum. No caso em que a espessura da chapa excedeu 15 mm, foi utilizado um corpo de prova com espessura de chapa reduzida para 15 mm.

[00129] Um caso, em que a proporção da quantidade de desgaste em relação ao aço comum foi menor que 0,20, foi determinado como excelente em resistência ao desgaste e, portanto, aprovado. Por outro lado, um caso, em que a razão da quantidade de desgaste, em relação ao aço comum, era 0,20 ou mais, foi considerado inferior na resistência ao desgaste e, portanto, reprovado.

PROPRIEDADES DE DESGASTE POR CORROSÃO:

[00130] Para avaliação das propriedades de desgaste por corrosão, em um teste de desgaste por arranhões (velocidade periférica: 3,7 m/seg, 100 horas) usando uma mistura de areia de sílica (tamanho médio de grão de 12 μm) e água do mar (razão de mistura: 30% de areia de sílica, 70% de água do mar) como material de desgaste, a perda por desgaste foi avaliada com base no aço comum (SS400 do documento n° JIS G 3101: 2015). A razão da quantidade de desgaste por corrosão para o aço comum, nas Tabelas 2-1 e 2-2, foi obtida dividindo-se a perda por desgaste por corrosão de cada aço pela perda por desgaste por corrosão em aço comum. No caso em que a espes-sura da chapa excedeu 15 mm, foi utilizado um corpo de prova com espessura de chapa reduzida para 15 mm.

[00131] Em uma modalidade preferencial da presente invenção, o valor-alvo da razão da quantidade de desgaste por corrosão para o aço comum foi definido para 0,80 ou menos.

TENACIDADE:

[00132] Para a tenacidade da chapa de aço (metal base), um corpo de prova paralelo à direção da laminação foi retirado da posição de 1/4T (T é a espessura da chapa) da chapa de aço, com uso de um corpo de prova de entalhe em V do documento n° JIS Z 2242: 2005, em que um entalhe foi inserido em uma direção na qual as trincas se propagam na direção da largura, a energia absorvida (vE-40°C (J)) a - 40°C foi avaliada de acordo com o documento n° JIS Z 2242: 2005.

[00133] Além disso, sob soldagem a arco de metal blindado (SMAW) com uma quantidade de calor de solda de 1,7 kJ/mm (no entanto, uma espessura de chapa de 6 mm foi definida como 0,6 kJ/mm e uma espessura de chapa de 12 mm foi definida como 1,2 kJ/mm), com uso de um corpo de prova Charpy, na qual um HAZ nas proximidades de uma linha de fusão (FL) na porção central da espessura da chapa se tornou uma posição de entalhe, a energia absorvida (vE-40°C (J)) a - 40°C foi avaliada nas mesmas condições acima.

[00134] Um caso, em que a energia absorvida a -40°C da chapa de aço (metal de base) foi de 200 J, ou mais, foi determinado como excelente, em termos de resistência e, assim, foi aprovado. Um caso, em que a energia absorvida a -40°C da chapa de aço (metal de base), foi de menos de 200 J, foi considerado inferior, em termos de resistência e, portanto, foi reprovado.

Claims

1. Chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, carac-terizada pelo fato de que compreende, como uma composição química, em % em massa: C: 0,2% a 1,6%; Si: 0,01% a 2,00%; Mn: 2,5% a 30,0%; P: 0,050% ou menos; S: 0,0100% ou menos; Cu: 0% a 3,0%; Ni: 0% a 3,0%; Co: 0% a 3,0%; Cr: 0% a 5,0%; Mo: 0% a 2,0%; W: 0% a 2,0%; Nb: 0% a 0,30%; V: 0% a 0,30%; Ti: 0% a 0,30%; Zr: 0% a 0,30%; Ta: 0% a 0,30%; B: 0% a 0,300%; Al: 0,001% a 0,300%; N: 0% a 1,000%; O: 0% a 0,0100%; Mg: 0% a 0,0100%; Ca: 0% a 0,0100%; REM: 0% a 0,0100%; e um remanescente sendo Fe e impurezas, em que, quando as quantidades de C e Mn em % em massa são respectivamente denominadas C e Mn, as quantidades de C e Mn satisfazem -13,75 x C + 16,5 < Mn < -20 x C + 30, uma estrutura metalográfica consiste em, por fração volumétrica, austenita: 40% ou mais, e menos de 95%, e Martensita ε: 0% a 60%; e martensita α’: 0% a 60%, e uma soma da martensita ε e da martensita α’ é de 5% a 60%, e um tamanho médio de grão da austenita é de 40 a 300 μm, e em que, de acordo com JIS Z 2241: 2011, um limite de elasticidade (YS) é 300 N/mm2 ou mais, uma resistência à tração (TS) é 1000 N/mm2 ou mais, um alongamento (EL) é 20 % ou mais e um energia absorvida a -40 °C de acordo com JIS Z 2242: 2005 é 100 J ou mais.

2. Chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição química satisfaz a seguinte fórmula, -C + 0,8 x Si - 0,2 x Mn - 90 x (P + S) + 1,5 x (Cu + Ni + Co) + 3,3 x Cr + 9 x Mo + 4,5 x W + 0,8 x Al + 6 x N + 1,5 > 3,2 em que um símbolo para cada um dos elementos na fórmula representa uma quantidade do elemento correspondente em % em massa.

3. Chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a composição química inclui, em % em massa, 0,0001% a 0,0100% de O, e a soma de um teor de Mg, um teor de Ca e um teor de REM é de 0,0001% a 0,0100%.

4. Chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a composição química inclui, em % em massa, 0,0001% a 0,0050% de S, e as quantidades de O e S, em % em massa, satisfazem O/S > 1,0.

5. Chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,caracterizada pelo fato de que, quando as quantidades de C e Mn, em % em massa, são respectivamente denominadas C e Mn, as quantidades de C e Mn satisfazem -6,5 x C + 16,5 < Mn < -20 x C + 30.

6. Chapa de aço austenítica resistente ao desgaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5,caracterizada pelo fato de que a composição química inclui, em % em massa, 0% a 0,2% de Cu.